用于制造微透镜的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于利用载体晶片制造微透镜的方法(在其中，通过将透镜压印到载体晶片中在载体晶片的开口中模制透镜)以及一种用于执行该方法的对应的装置和一种利用该方法所制造的微透镜。另外，本发明专利技术涉及一种用于制造微透镜的装置以及一种微透镜。

【技术实现步骤摘要】
用于制造微透镜的方法和装置
本专利技术涉及一种根据权利要求1的用于制造微透镜(Mikrolinse)的方法、一种根据权利要求X的用于制造微透镜的装置以及一种根据权利要求X的微透镜。
技术介绍
微透镜主要应用于需要光学聚焦装置的仪器，例如用于移动电话的摄像头。由于微型化压力(Miniatursierungsdruck)，功能性的构件应越来越小，这也适用于这种类型的微透镜。微透镜越应进一步微型化，其光学上正确的制造越困难，因为对于理想地待在批量生产中制造的微透镜同时存在巨大的成本压力。在现有技术中，微透镜在载体基质(Traegersubstrat)上通过不同的制造方法来生产，例如在文件US6,846,137B1、US5,324,623、US5,853,960和US5,871,888中所示。所有之前提到的方法共同的是，受原理限制，需要一定的厚度并且穿过微透镜的光必须不仅经过透镜而且经过载体基质。由于同时所要求的高质量和在亮度(Brillanz)(其此外取决于沿着光学轴线、即光路(Strahlengang)的光学部件的厚度和数量)更高的同时对更高的分辨率的要求，根据现有技术的微透镜的进一步的优化是值得期望的。此外，存在对尽可能高的光效率(Lichtausbeute)的要求，其尤其对于微型光学系统是决定性的，因为图像传感器占据大多非常小的面积(光冲击到其上)。文件US6,049,430显示了一种插入载体基质的开口中的透镜，其中，在图2中所显示的制造过程需要大量步骤并且因此是复杂的并且因为这里可达到的制造精度而对于上面所提到的要求来说可能太不精确。大量待使用的材料也是不利的。
技术实现思路
本专利技术因此目的在于说明一种尤其可在批量生产中制造的、带有尽可能高的光效率以及高亮度的微透镜，其通过根据本专利技术的方法和根据本专利技术的装置可以以简单的、适合于批量生产的方式利用灵活的形式来制造。本目的利用权力要求1、X和X的特征来实现。本专利技术的有利的改进方案在从属权利要求中来说明。由至少两个在说明书、权力要求和/或附图中所说明的特征构成的全部组合也落到本专利技术的范围中。在所说明的值范围中，处于所提到的界限内的值也应作为限值有效公开并且能够以任意组合要求保护。本专利技术基于由此来制造微透镜的思想，即透镜直接被模制到载体晶片(Traegerwafer)中，使得载体晶片不阻碍穿过透镜的光线或布置在光路之外。因此，透镜从载体晶片的两侧通过上部的和下部的透镜压模(Linsenstempel)来成形，使得通过上透镜压模与下透镜压模和/或与载体晶片的尤其共线的取向可制造高精度的微透镜。通过不同于在现有技术中的目前的做法，根据本专利技术使能够更灵活地设计透镜形状，尤其在目前由载体晶片占用的下透镜侧的区域中。硬的载体晶片在此负责在制造透镜时的形状稳定性，因为其大多引起透镜的膨胀/收缩。尤其在通过本方法和根据本专利技术的装置所实现的利用载体晶片矩阵和两个透镜压模矩阵同时制造大量透镜时，载体晶片此外确保透镜的光学轴线彼此间的完整性。每个对应的上压模和下压模以及载体晶片的对应的开口的相应的光栅位置因此可精确地来建立，因为载体晶片在制造时不经受尺寸变化。利用载体晶片矩阵和两个相应的透镜压模矩阵可在200mm的载体晶片直径的情况下利用根据本专利技术的工艺过程(Prozesslauf)来制造大约2000个透镜。根据本专利技术，在此在每个透镜压模处设置有微透镜负片(Mikrolinsennegativ)，其形状确定利用根据本专利技术的方法所制造的微透镜的相应侧的曲率。透镜的形状可以凸状地、平面地或凹状地来实施。透镜型面根据本专利技术可以是球面的或非球面的。透镜由可紫外硬化的或可热硬化的透镜材料来形成，其中，两个透镜压模中的一个在可紫外硬化的透镜材料的情况中构造成可透射紫外线。透镜材料根据本专利技术至少大多数、优选地完全是无溶剂的且适合于完全的交联(Vernetzung)。根据本专利技术所设置的载体晶片(透镜可模制或被模制到其中)用于将透镜保持和固定在根据本专利技术所制造的微透镜中以及尤其用作在上透镜压模与下透镜压模之间的间隔物，使得此外通过载体晶片的厚度来影响微透镜的厚度。通过将许多透镜模制到载体晶片中，其之后被分成各个微透镜，载体晶片有利地也可被用于制造大量微透镜。倘若载体晶片构造为带有用于容纳透镜的开口的环，透镜在其整个周缘上由载体晶片来保持和稳定。透镜环在其环内侧和/或其环外侧处可构造成方形、半圆形、三角形、椭圆形，其中，在内环处有利地设置有用于将透镜更有效地固定在载体晶片中的保持结构、尤其突出部，优选地作为载体晶片的成形部(Ausformung)、即与与载体晶片一体。优选地，保持结构高出环内侧至少载体晶片的厚度的五分之一。备选地，保持结构构造为载体晶片的内环的表面粗糙部(Oberflaechenrauigkeit)，透镜材料和硬化的透镜在光学轴线的方向上被保持在其处。为了避免热应变或热应力有利地设置成，透镜材料和载体晶片具有大致等大的热膨胀系数。倘若透镜和载体晶片具有不同的热膨胀系数，透镜根据本专利技术如此来构造，使得透镜的形状在不同的温度下大致成比例，从而透镜在不同的温度状态中自相似且其光学特性几乎不改变。当透镜根据本专利技术在硬化的状态中具有比载体晶片更大的热膨胀系数时，在该情况中是有利的。以该方式，在制造微透镜时通过在透镜冷却时透镜的更大的热膨胀系数在制造期间在载体晶片与透镜之间构造有最小的空间(Leerraum)，其用作对透镜在不同的温度下的膨胀的缓冲。根据本专利技术，在制造微透镜时尤其对于紫外硬化的透镜材料可设置有在透镜材料硬化时的加热，以便获得上面所提到的效果。透镜因此根据本专利技术形状配合地与载体晶片、尤其与载体晶片的内环相连接。透镜压模在有利的实施形式中由载体基质和固定在载体基质处的微透镜负片构成。根据透镜压模的一实施形式，至少一个透镜压模设有用于多余的透镜材料的流出部(Abfluss)。用于制造微透镜的工艺过程优选地如下：下透镜压模的微透镜负片被固定，尤其通过借助于用于容纳下透镜压模的容纳装置来固定透镜压模。接下来，载体晶片如此相对于下透镜压模的微透镜负片来对准/校准，使得微透镜负片的光学轴线与载体晶片的纵向中轴线是共线的。备选地且尤其对于同时利用载体晶片制造多个透镜，载体晶片被校准成与下透镜压模的载体基质共平面。接下来，载体晶片被放置和固定在微透镜负片的载体基质上、即到透镜压模上。该固定是通过透镜压模中的真空结构或静电地通过加工到透镜压模中的静电器件，但是也可考虑机械地通过夹持和/或粘附。接下来，透镜材料、尤其可紫外或热塑性硬化的聚合物经由下透镜压模的微透镜负片被引入载体晶片的开口中，其中，透镜材料的粘度在引入时这样来选择，使得由载体晶片的内环和透镜压模形成的透镜腔可无气泡地填充。所引入的透镜材料的量这样来测定，使得在接下来压印(Praegen)透镜时存在足够的透镜材料，以便填充上透镜压模的微透镜负片。该引入在一备选的实施形式中整面地在载体晶片/载体晶片矩阵上实现，由此(多个)开口被填充并且多余的或者说对于突出于载体晶片的透镜结构所需的透镜材料覆盖载体晶片/载体晶片矩阵。根据本专利技术的另一备选的实施形式，透镜材料被个别填充到载体晶片/载体晶片矩阵的(多个)开口中，尤其通过利用液滴分配器(T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于利用载体晶片制造微透镜的方法，该载体晶片具有在所述载体晶片的相对而置的面之间延伸的内环，该内环限定载体晶片的开口以用于将所述微透镜容纳在该开口中，该方法包括步骤：通过使用两个透镜压模来压印所述微透镜将所述微透镜模制到所述载体晶片中，每个透镜压模具有接合面，该接合面尺寸设计成在压印时贴靠在所述载体晶片的相应的配合面处以为了所述透镜压模的共平面的对准，其中所述载体晶片的厚度限定了形成的微透镜的厚度。

【技术特征摘要】
1.一种用于利用载体晶片制造微透镜的方法，该载体晶片具有在所述载体晶片的相对而置的面之间延伸的内环，该内环限定载体晶片的开口以用于将所述微透镜容纳在该开口中，该方法包括步骤：通过使用两个透镜压模来压印所述微透镜将所述微透镜模制到所述载体晶片中，每个透镜压模具有接合面，该接合面尺寸设计成在压印时贴靠在所述载体晶片的相应的配合面处以为了所述透镜压模的共平面的对准，其中所述载体晶片的厚度限定了形成的微透镜的厚度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述载体晶片布置在所述微透镜的光路之外。3.根据权利要求1所述的方法，其中在压印时将多个微透镜中的每个模制到包括相应的载体晶片的载体晶片矩阵的相应的开口中。4.根据权利要求1所述的方法，此外包括下面的过程：将下透镜压模与所述载体晶片的开口对准且固定，将形成所述微透镜的透镜材料引入所述开口中，通过利用上透镜压模加载所述透镜材料来压印所述微透镜以及使所述微透镜硬化。5.根据权利要求1所述的方法，其中保持结构在与所述载体晶片的两个相对而置的面间隔的部位处从所述内环的环形面起延伸，并且其中所述保持结构是从所述内环的环形面起延伸的环形的突出部。6.根据权利要求1所述的方法，其中保持结构在与所述载体晶片的两个相对而置的面间隔的部位处从所述内环的环形面起延伸，并且其中所述保持结构是从所述内环的环形面起延伸的多个突出部。7.一种用于利用载体晶片制造微透镜的方法，该载体晶片具有在所述载体晶片的相对而置的面之间延伸的内环，该内环限定载体晶片的开口以用于将所述微透镜容纳在该开口中，该方法包括步骤：通过使用两个透镜压模来压印所述微透镜将所述微透镜模制到所述载体晶片中，每个透镜压模具有接合面，该接合面尺寸设计成在压印时贴靠在所述载体晶片的相应的配合面处以为了所述透镜压模的共平面的对准，其中所述微透镜的热膨胀系数大于所述载体晶片的热膨胀系数从而在制造所述微透镜时在所述微透镜和所述载体晶片之间形成间隙。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述载体晶片布置在所述微透镜的光路之外。9.根据权利要求7所述的方法，其中在压印时将许多微透镜中的每个模制到包括相应的载体晶片的载体晶片矩阵的相应的开口中。10.根据权利要求7所述的方法，此外包括下面的过程：将下透镜压模与所述载体晶片的开口对准且固定，将形成所述微透镜的透镜材料引入所述开口中，通过利用上透镜压模加载所述透镜材料来压印所述微透镜以及使所述微透镜硬化。11.根据权利要求7所述的方法，其中保持结构在与所述载体晶片的两个相对而置的面间隔的部位处从所述内环的环形面起延伸，并且其中所述保持结构是从所述内环的环形面起延伸的环形的突出部。12.根据权利要求7所述的方法，其中保持结构在与所述载体晶片的两个相对而置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：E塔尔纳，M温普林格，M卡斯特，
申请(专利权)人：EV集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT